【刘工总结】光伏组件封装材料总结之太阳能电池的电性能

来源：阳光工匠光伏网作者：刘殿宝发布时间：2014-12-10 23:59:59

4.1、标准测试条件

太阳能各项电性能的测定都是在标准测试条件下测得的，所谓的标准即为欧洲委员会定义的101 标准：辐射强度1000W/㎡，大气质量AM1.5，电池温度25℃。这个条件大约和平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多，这并不象有些人想象的那样，只要有阳光就会有额定输出功率，这就是说，太阳能电池的输出功率是随机的，在不同的时间，不同的地点，同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。

AM1.5太阳光谱分布

图4-1 AM1.5太阳光谱分布
4.2、各项电性能

太阳能的电性能主要包括：开路电压，短路电流；最佳工作电压，最佳工作电流；功率；转换效率，填充因子；电流、电压温度系数以及太阳能电池等效电路等。

4.2.1、伏安特性

太阳能电池的伏安特性是指：受光照的太阳电池，在一定的温度和辐照度以及不同的外电路负载下，流入负载的电流I和电池端电压V的关系曲线。

不同辐照度下的太阳能电池伏安特性

图4-2不同辐照度下的太阳能电池伏安特性
·开路电压

在一定的温度和辐照度条件下，太阳能电池在空载(开路)情况下的端电压称为开路电压，通常用Voc来表示。太阳电池的开路电压与电池面积大小无关，通常单晶硅太阳电池的开路电压约为450-600mV，最高可达690mV 。太阳电池的开路电压与入射光谱辐照度的对数成正比。

·短路电流

在一定的温度和辐照条件下，太阳能电池在端电压为零时的输出电流称为短路电流，通常用Isc来表示。
Isc与太阳电池的面积大小有关，面积越大， Isc越大。Isc与入射光的辐照度成

正比。Isc随温度上升略有增加。

·最大功率

在太阳电池的伏安特性曲线上对应最大功率的点，又称最佳工作点，通常用Pm表示。

·最佳工作电压

太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电压。通常用Vm表示。

·最佳工作电流

太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电流。通常用Im表示。

4.2.2、转换效率和填充因子

·转换效率

太阳能的转换效率是指：受光照的太阳电池的最大功率与入射到该太阳电池上的全部辐射功率的百分比。即：

η= Vm Im / Pin (4.1)

其中Vm和Im分别为最大输出功率点的电压和电流， Pin为太阳光输入功率。

如前所述，太阳能电池的电性能是在标准条件下测得的，则此时的光照幅度为1000W/m2那么P in =S×1000W/m2 ，S为太阳能电池的面积。

·填充因子

填充因子是表征太阳电池性能优劣的一个重要参数，为太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流乘积之比，通常用FF表示：

FF = ImVm/ IscVoc (4.2)

IscVoc是太阳电池的极限输出功率，ImVm是太阳电池的最大输出功率。

4.2.3、温度系数

太阳能电池在吸收太阳光辐射的同时，温度会升高。温度对于太阳能电池的电性能有一定的影响。

·电流温度系数

在规定的试验条件下，被测太阳电池温度每变化10C ，太阳电池短路电流的变化值，称为电流温度系数，通常用α表示。
对于一般晶体硅电池而言，其电流温度系数一般为：

α=+0.1%/0C (4.3)

即温度每升高一度，电流会增加0.1%。

·电压温度系数

在规定的试验条件下，被测太阳电池温度每变化10C ，太阳电池开路电压的变化值，通常用β表示。

对于一般晶体硅电池

β =-0.38%/0C (4.4)

4.2.4、等效电路

（1）、理想太阳电池等效电路：相当于一个电流为Iph的恒流电源与一只正向二极管并联。流过二极管的正向电流称为暗电流ID，流过负载的电流为I负载两端的电压为V。

I=Iph-ID (4.5)

电路图如下图表示：

图4-3太阳能电池理想等效电路

图4-3太阳能电池理想等效电路
（2）实际太阳电池等效电路：实际情况的等效电路增加了由于漏电流等产生的旁路电阻Rsh ，和由于体电阻和电极的欧姆电阻产生的串联电阻Rs 。

在Rsh两端的电压为：

Vj =(V+IRS) (4.6)

因此流过旁路电阻Rsh的电流为：

ISh= (V+IRS) / Rsh (4.7)

流过负载的电流：

I= Iph– ID–ISh (

图4-4太阳能电池实际等效电路

图4-4太阳能电池实际等效电路（作者：微信公众帐号：光伏经验网）
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